列管式換熱器的設計計算

 列管式換熱器的設計計算 
                                            王永平
                     (內(nèi)蒙古第二電力建設工程有限責任公司)
    摘 要：本文以電廠生產(chǎn)流程中使用的空氣壓縮機后冷卻器的工藝參數(shù)為依據(jù),選定了冷卻器的類型,計算了冷卻器結構尺寸。此冷卻器的主要結構尺寸為換熱器面積為50.44m2,殼體內(nèi)徑為900mm,傳熱管長為2m,傳熱管根數(shù)為356根。
    關鍵詞：列管式冷卻器;空氣;設計計算
    換熱器是建筑采暖生產(chǎn)過程中必不可少的設備,近幾年由于新技術的發(fā)展,各種類型的換熱器越來越受到工業(yè)界的重視〔1〕,而換熱器又是節(jié)能措施中較為關鍵的設備,因此,無論是從工業(yè)的發(fā)展,還是從能源的有效利用,換熱器的合理設計、制造、選型和運行都具有非常重要的意義〔2〕。
    本設計為一空氣壓縮機設計冷卻器,空氣壓縮后體積變小而升溫,所以需要一個換熱器對空氣進行冷卻。
    1·設計過程
    1.1·選擇冷卻器的類型
    由表1可知兩流體溫度變化情況,該換熱器用自來水冷卻,考慮到冷卻水冬季操作時進口溫度會降低,估計該換熱器的管壁溫和殼體壁溫之差較大,因此初步確定選用U型管式換熱器〔3〕。
    1.2 設計參數(shù)
    設計參數(shù)見表1。
              
    1.3 流程及流速的確定
    由于冷卻水較易結垢,為便于水垢清洗,應使循環(huán)水走管程,空氣走殼程。根據(jù)管內(nèi)流體常用流速范圍表〔4〕,選定管內(nèi)流速為ui=1.0m/s。
    1.4 材料的選擇
    由于熱流體是空氣,冷流體為水,均無腐蝕性,所以選用造價比較低的碳鋼材料〔5〕。根據(jù)常用碳鋼管的類型選用的碳鋼管。
    2·設計計算
  
    3·工藝結構尺寸的確定
    經(jīng)設計計算,該冷卻器管程數(shù)為:2管程傳熱管總根數(shù)為:356根。
    管程排列每程內(nèi)均按正方形排列,隔板兩側也采用正方形排列。管心距為32mm。
    橫過管束中心線的管數(shù):23根。
    殼體內(nèi)徑為:900mm。
    折流板間距為:500mm。
    折流板數(shù):3塊。
    殼程流體接管內(nèi)徑為:0.451m。
    管程流體接管內(nèi)徑為:0.218m。
    4·換熱器內(nèi)流體的流動阻力
  
    5·小結
    本論文對冷卻器的結構及相關的技術參數(shù)進行了設計和計算。滿足了設計要求,該設計符合有關技術規(guī)范。
    列管式換熱器(固定管板式),具有結構簡單、緊湊、布管多,管內(nèi)便于清洗,更換、造價低的特點。適用于殼程介質(zhì)清潔,不易結垢,管程需清洗以及溫差不大或溫差雖大但是殼程壓力不大的場合,列管式換熱器是在工業(yè)生產(chǎn)中應用非常廣泛。因此掌握它的設計計算,對于強化傳熱過程,有著很重要的意義。
〔參考文獻〕
[1] 姚玉英,黃鳳廉.化工原理(上冊)[M].天津:天津大學出版社,1999.
[2] 賈紹義,柴誠敬主編.化工原理課程設計[M].天津:天津大學出版社,2002.
[3] 柴誠敬,張國亮等.化工流體流動與傳熱[M].北京:化工工業(yè)出版社,2000.
[4] 卓震主.化工容器及設備[M].北京:中國石化出版社,1998.
[5] 匡國柱,史啟才.化工單元過程及設備課程設計[M].北京:化學工業(yè)出版社,2002.